ノリタケ
からの提案

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注目の製品・技術［著者］小久保 貴文
工業機材事業本部 技術本部 商品開発部
ビトリファイドグループ

工具費の低減と生産性向上を両立する“超”長寿命を実現
自動車、ベアリングほか、幅広い産業分野の研削工程で使用されるビトリファイドCBNホイール
切れ味が良いと、砥石寿命が短くなる傾向があるなか、ノリタケは均質構造とボンドの高強度化に着目し、“切れ味”と“超”長寿命を両立させた“メガライフホイール”を開発しました。

ビトリファイドCBNホイール

メガライフホイール［適用範囲と期待効果］
非金属材料

その他

無機材料
有機材料
（ガラス・セラミックス） （ゴム・プラスチック）

先端材料

金属材料
鉄系材料

非鉄系材料
（Alなど）●
サイクルタイム短縮

工具寿命向上

加工品質向上

●

●

●

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作業性改善

環境配慮

ノリタケ
工具費の低減と生産性向上を両立する“超”長寿命を実現

からのメガライフホイール

提案

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注目の製品・技術

砥粒の均質性向上と高強度新ボンドを目指す
対応が困難な用途が存在しました。1 そのような状況を打開全てを満たすことの 難しさするため、切れ味と寿命の両立が可能なホイールの開発に取立方晶窒化ホウ素（CBN）を砥粒に用いたビトリファイドり組み、“メガライフホイール”を製品化しました。

CBNホイール（以降ビトCBNホイール）は、特に高能率、長寿命、自動化が求められる工程にて使用されています。
具体的にメガライフホイールにより得られる効 果はクランクシャフトの円筒研削、ベアリング用のニードルコロのセンタレス研削、インジェクションノズルの内面研削等、多岐に渡り、特にカムプロファイル研削はチルド鋳鉄・ダクタイル鋳鉄等を高能率で加工するため、加工精度（表面粗さ、プロファイ

メガライフホイールの研削性能を評価するために、先ほどル精度、びびり（図1）等）や加工面品位（研削焼け（図2）・割れ、述べたカムプロファイル研削方式において、表1の試験条件残留応力等）の目標を達成しにくい傾向となります。

で従来品を対照に研削試験を実施しました（図3）。その結果、

図1 びびり等

メガライフホイールは、表面粗さの維持性が向上しドレス間

図2 研削焼け隔が90%延長出来、ホイール摩耗量も34%低減出来ています。消費電力値は約40％高いものの、従来品では発生していた研削割れはないことが確認できました（図4）。消費電力値が高くなった要因は、構造の均質化によるものと考えられます。
このような結果からメガライフホイールは工具費低減と生産性の向上を両立し、超長寿命を実現する製品と言え、の良いホイールは寿命が短い傾向になりやすく、①加工費の上昇、②生産性の低下（ドレス時間及び工具交換時間の増大）

現在は多数のお客様にご使用いただいています。
表1 試験条件という問題が発生します。
一般的な寿命対策として結合度や集中度アップなどホイー

0ホイール摩耗量（指数）

50

従来品

メガライフホイール

チルド鋳 鉄 材（F C 25 0 チル ）ホイール 周 速 度

16 0 m /s※34％ 削減100↓優↓劣

ドレス間隔（指数）

100劣↑

優↑

90％ 向上150120

ワーク806040200

従来品

Z’=176 m m 3 /m m･s

ドレッサ

味不足による研削割れが生じてしまうなど、従来の製品では

図3 試験結果

カムプ ロファイル 研 削

研削能率

ルスペックを調整しますが、寿命向上は得られるものの切れ

200

研削方式

メガライフホイール

メタル ロータリータイプ

150

消費電力値（指数）対策として切れ味の良いホイールを選択しますが、切れ味

100

500

従来品

メガライフホイール

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図4 研削試験結果（ワークの加工品位確認）
メガライフホイール

従来品

メガライフホイール

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高 精 度・高 品 位 加 工に対するノリタケ の 創 意 ―構 造 の 均 質 化
メガライフホイールの開発過程において高強度ボンドを用いたビトＣＢＮホイールをカムプロファイル研削に適用したと
ころ、砥石強度の上昇に伴い研削抵抗が増大し、加工品位の悪化（研削割れ等）が発生しました。
この結果は図6（a）の様に砥粒とボンドが凝集したところでは強固に砥粒が保持され研削割れ発生部ていることもあり、他の部分と比較して研削熱が高くなりやすく、切れ味や冷却性が不足してしまうことが原因であり、カ続いて、優れた研削性能が確認されたメガライフホイールの開発における、ノリタケの視点と創意を解説いたします。

ムプロファイル研削のように高能率研削においてより顕著に表れやすいと考え、構造については均質化した図6（b）を目標に開発を進めました。

ホイールの高寿 命 化に対する

図6 ビトＣＢＮホイールの構造
ボンド（結合剤）

ノリタケの創意CBN
砥粒―新ボンドＶＭＬ１の 開 発
研削量の増加に伴い、砥粒先端の鋭利な切れ刃の減少や大きな気孔砥粒の脱落によって徐々に表面粗さ等が悪化し、一定周期でドレスを行う必要があるため、研削砥石の長寿命化はいかに砥粒の脱落等を発生させないかが重要で、砥粒・結合度・集中(a)従来構造
赤破線部の様に砥粒とボンドの凝集がみられる(b)理想的な均質構造
砥粒とボンドの均質性に優れる度・ボンド（結合剤）変更などの方策が取られます。その中でもボンドは寿命に与える影響が大きいため、砥粒をより強固に均質構造の開発に際し、均質性の評価方法についても検討保持できる（＝強度の高い）ボンド開発が重要と考え開発にしています。従来構造の図6（a）の場合は、砥粒とボンドが凝取り組んだ結果、新開発の“VML1”ボンドを用いることで砥集した密な構造のところと気孔が大きくなった粗な構造のと石強度を50%向上させることに成功しました（図5）。

ころがあるため、隣り合う砥粒の距離のばらつきが大きくなります。一方で均質構造の図6（b）は隣り合う砥粒の距離のば図5 砥石強度らつきは小さくなります。
このような点に着目し、“ 砥粒間距16050％ 向上

砥石強度（指数）140120ました。実際にビトＣＢＮホイールを部分的に拡大して観察し100たものが図7（a）
であり、続いてこの写真に対して画像処理を80行うと図7（b）となります。図7（b）において、白い点が砥粒を6014離”の標準偏差および変動係数により構造の均質性を評価し従来ボンド

VML1ボンド示し、隣接する砥粒を結ぶ赤線の長さが砥粒間距離となりまノリタケ
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図7 構造の均質性評価方法（a）砥石面写真（b）解析結果
砥粒間距離（赤線部）の分布を数値解析す。図6（b）の均質性を改良した構造は、図6（a）従来構造と比図10のようにビトCBNホイールを送ることで任意の形状にべて砥粒間距離のばらつきが20%向上していることが確認

加工する方法で、加工数の増加に伴いホイールの先端から形このような構造の均質性を改良する技できました（図8）2 。

状崩れが発生することとなり、形状維持性を要求される研削術と高強度なVML１ボンドを組み合わせたビトCBNホイール方式です。

として製品化しました。
「メガライフホイール」
を優↑

図8 砥石構造の均質性

図9 試験用ビトCBNホイール先端形状

20％ 向上120115

ホイール先端形状

1105°

1056100↓劣構造の圴質性（指数）1250.26995903（a）従来構造（b）圴質性を改良した構造

図10 コンタリング研削 試験方法
ビトCBNホイール

送り方向

市場におけるメガライフホイール の 採 用 拡 大ワーク

メガライフホイールはカムプロファイル研削の他にも、特に耐摩耗性・形状維持性を要求される用途のセンタレスコンタリング（倣い）研削（図9 、図10）、溝研削に採用研削、が広がっています。今回は一例としてコンタリング研削の事
コンタリング研削は予め形状付けさ例をご紹介いたします。
れたビトCBNホイール（形状の一例として図9）を使用して、

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工具費の低減と生産性向上を両立する“超”長寿命を実現

耐摩耗性・形状維持性の確認を目的に表2の試験条件で研メガライフホイール

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費電力値は従来品と同等、ホイール摩耗量は65%減少する削試験を行いました。

と共に、真円度や表面粗さといった加工精度も従来品同等以

消費電力値、ホイール摩耗量、加工精度（表面粗さ、真円上の結果が得られました。
この様に形状維持性が重要視され度）、ホイール先端形状の変化を図11に示します。加工時の消る分野においてもご好評をいただいています。

表2 試験条件
研削方式

円 筒 研 削（倣い 研 削）

ワーク

SCM435ホイール 周 速 度

12 0 m /s

送り速 度

5 8 0 m m /m i n .

焼入

10080

同等

6040
200120加工精度（従来品を100とした指数）

120100↓優定常域の消費電力値（指数）劣↑

図11 試験結果

メガライフホイール

従来品

806040

従来品

20

メガライフ
ホイール0

表面粗さRa真円度

劣↑65％減80

ビトCBNホイール
送り方向6040↓優

ホイール摩耗量（指数）120100200ワーク
メガライフホイール

従来品

400(μm)300

メガライフホイール［140カット後］

200メガライフホイール［40カット後］

従来品［40カット後］
100

ドレス後
［加工前］
00123456789（mm)

ビトCBNホイール先端の形状維持性

今回ご紹介した用途に限らず、今後、研削工程の更なる高的に高性能な研削砥石が要求されることとなるため、今回得精度化、高品位化に加え、工程集約も更に進んでいくことがられた知見を基礎とし、更に高性能な研削砥石の開発を行っ予想されます。工程集約を達成するためには、従来よりも圧倒ていきたいと考えています。

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メガライフホイール

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注目の製品・技術［注釈］※研削能率 ： 単位時間当たりに除去されるワークの体積［文献］
1 吉村 晃一、2015、機械技術 Vol63、No10、70-72
2 Kouichi Yoshimura, Akihiro Mizuno, Takeshi Mishima, Kazumasa Yoshida, Hiroshi Hoshino, 2014, Proceedings of the ASME 2014
International Manufacturing Science and Engineering Conference

QA

鋳 物以外で適したワーク材質は無いでしょうか？
前述の様にSCM材のコンタリング加工の他、SUJ2材のセンタレス加工の実績がございます。

QA

どのような用途で使用された実績がありますか？
カムプロファイルやコンタリング研削など高負荷研削で多くの実績があります。
また、形状維持また集中度を下げれば他の材料にも適用できる性の求められる溝研削、特に長期耐久性を求め可能性があります。

られるセンタレス加工においても実施例があります。

Q A＆｜ 17